一种现浇墙体模具机器人的制作方法

1.本发明涉及建筑技术领域，特别是涉及一种现浇墙体模具机器人。


背景技术：

2.随着建筑技术水平的不断发展和进步，利用现浇墙体机器人进行墙体的现浇以成为广泛使用的浇注技术和方式，通过现浇墙体机器人的两台模板并拢的形式形成浇筑浆料的腔体，将浆体注入该腔体，可快速完成腔体的浇注。
3.然而，传统的现浇墙体机器人在灌浆的过程中，浆体由于自重和流动性的原因，会在模板形成侧压力，过大的侧压力会造成模板分离从而导致漏浆现象，进而导致浇筑的墙体出现不平整、溢出浆体等质量以及施工问题。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对如何提高注浆施工质量，防止漏浆的技术问题，提供一现浇墙体模具机器人。
5.一种现浇墙体模具机器人，该现浇墙体模具机器人包括：模板、压力监测系统、侧压力抵消系统、电压监测系统以及控制系统，
6.所述模板包括第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板并拢连接且形成有浇筑浆料的腔体；
7.所述压力监测系统与所述控制系统通讯连接，所述压力监测系统用于采集并检测浇筑浆料在所述腔体中对所述第一侧板和所述第二侧板所产生的侧压力，并将所述侧压力的参数输送至所述控制系统；
8.所述侧压力抵消系统与所述控制系统通讯连接，所述侧压力抵消系统用于产生电磁力以抵消所述侧压力；
9.所述电压监测系统分别与所述侧压力抵消系统及所述控制系统连接，所述电压监测系统用于检测所述侧压力抵消系统的电压，并接收所述控制系统的指令以调整所述侧压力抵消系统的电压，进而调整由所述侧压力抵消系统产生的电磁力的大小；
10.所述侧压力抵消系统还用于将所产生电磁力的大小的参数传输至所述控制系统，所述控制系统用于根据该电磁力的大小，对应调整控制所述侧压力抵消系统的电压，直至所述侧压力抵消系统所产生的电磁力与浇筑浆料在所述腔体中对所述第一侧板和所述第二侧板所产生的侧压力完全相同。
11.在其中一个实施例中，所述压力监测系统包括第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器安装在所述第一侧板上，所述第一压力传感器用于采集浇筑浆料在所述腔体中对所述第一侧板施加的侧压力的第一压力信号，所述第二压力传感器安装在所述第二侧板上，所述第二压力传感器用于采集浇筑浆料在所述腔体中对所述第二侧板施加的侧压力的第二压力信号。
12.在其中一个实施例中，所述侧压力抵消系统包括第一施力线圈、第二施力线圈、第
一磁力传感器以及第二磁力传感器，所述第一施力线圈及所述第一磁力传感器分别安装在所述第一侧板上，所述第二施力线圈及所述第二磁力传感器分别安装在所述第二侧板上，所述第一施力线圈与所述第二施力线圈相对设置。
13.在其中一个实施例中，所述电压监测系统包括第一电压监测传感器及第二电压监测传感器，所述第一电压监测传感器安装在所述第一侧板上，所述第一电压监测传感器用于采集所述第一施力线圈的第一电磁力信号，所述第二电压监测传感器安装在所述第二侧板上，所述第二电压监测传感器用于采集第二电压监测传感器的第二电磁力信号。
14.在其中一个实施例中，所述控制系统包括嵌入式控制单元、通讯单元、变压器以及服务器，所述嵌入式控制单元与所述通讯单元电性连接，所述通讯单元与所述服务器无线通讯连接，所述变压器分别与所述第一施力线圈及所述第二施力线圈并联；
15.在其中一个实施例中，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别与所述嵌入式控制单元电性连接，用于将所述第一压力信号以及所述第二压力信号传输至所述嵌入式控制单元。
16.在其中一个实施例中，所述第一磁力传感器以及所述第二磁力传感器分别与所述嵌入式控制单元电性连接，用于将所述第一电磁力信号以及所述第二电磁力信号传输至所述嵌入式控制单元。
17.在其中一个实施例中，所述通讯单元用于将所述第一压力信号、所述第二压力信号、所述第一电磁力信号以及所述第二电磁力信号无线传输至所述服务器。
18.在其中一个实施例中，所述服务器用于根据所述第一压力信号及所述第二压力信号，计算出抵消所述第一压力信号对应的侧压力的第一抵消电磁力及抵消所述第二压力信号的对应的侧压力的第二抵消电磁力，并根据所述第一抵消电磁力计算出对应施加在所述第一施力线圈的第一施加电压，及根据所述第二抵消电磁力计算出对应施加在所述第二施力线圈的第二施加电压。
19.在其中一个实施例中，所述服务器还用于将所述第一施加电压及所述第二施加电压通过所述通讯单元发送至所述嵌入式控制单元，所述嵌入式控制单元根据所述第一施加电压及所述第二施加电压调整输出电压，以控制所述第一施力线圈及所述第二施力线圈的输入电压；所述服务器还用于根据所述第一电磁力信号以及所述第二电磁力信号，判断所述第一施力线圈产生的电磁力是否等于所述第一侧板施加的侧压力，若否则继续控制所述第一施力线圈的输入电压，及判断所述第二施力线圈产生的电磁力是否等于所述第二侧板施加的侧压力，若否则继续控制所述第二施力线圈的输入电压，直至所述第一施力线圈产生的电磁力等于所述第一侧板施加的侧压力，所述第二施力线圈产生的电磁力等于所述第二侧板施加的侧压力。
20.上述现浇墙体模具机器人，通过控制系统与压力监测系统、侧压力抵消系统以及电压监测系统之间的协调，使得侧压力抵消系统所产生的电磁力可完全抵消浇筑浆料对模板的侧压力，并且通过实时监控调整，保证模板处于力的平衡状态，从而解决浆体由于自重和流动性的原因，会在模板形成侧压力，过大的侧压力会造成模板分离从而导致漏浆现象，进而导致浇筑的墙体出现不平整、溢出浆体等质量以及施工问题。
附图说明
21.图1为一个实施例中现浇墙体模具机器人的结构示意图；
22.图2为一个实施例中现浇墙体模具机器人的部分功能模块连接结构示意图；
23.图3为另一个实施例中现浇墙体模具机器人的结构示意图；
24.图4为一个实施例中控制系统的结构示意图；
25.图5为一个实施例中现浇墙体模具机器人的部分功能模块连接结构示意图。
具体实施方式
26.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
28.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
30.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
31.请参阅图1和图2，本发明提供了一种现浇墙体模具机器人，该现浇墙体模具机器人包括：模板110、压力监测系统120、侧压力抵消系统130、电压监测系统140以及控制系统150，模板110包括第一侧板111和第二侧板112，第一侧板111和第二侧板112并拢连接且形
成有浇筑浆料的腔体113压力监测系统120与控制系统150通讯连接，压力监测系统120用于采集并检测浇筑浆料在腔体113中对第一侧板111和第二侧板112所产生的侧压力，并将侧压力的参数输送至控制系统150。侧压力抵消系统130与控制系统150通讯连接，侧压力抵消系统130用于产生电磁力以抵消侧压力。电压监测系统140分别与侧压力抵消系统130及控制系统150连接，电压监测系统140用于检测侧压力抵消系统130的电压，并接收控制系统150的指令以调整侧压力抵消系统130的电压，进而调整由侧压力抵消系统130产生的电磁力的大小。侧压力抵消系统130还用于将所产生电磁力的大小的参数传输至控制系统150，控制系统150用于根据该电磁力的大小，对应调整控制侧压力抵消系统130的电压，直至侧压力抵消系统130所产生的电磁力与浇筑浆料在腔体113中对第一侧板111和第二侧板112所产生的侧压力完全相同。
32.上述现浇墙体模具机器人，通过控制系统150与压力监测系统120、侧压力抵消系统130以及电压监测系统140之间的协调，使得侧压力抵消系统130所产生的电磁力可完全抵消浇筑浆料对模板110的侧压力，并且通过实时监控调整，保证模板110处于力的平衡状态，从而解决浆体由于自重和流动性的原因，会在模板110形成侧压力，过大的侧压力会造成模板110分离从而导致漏浆现象，进而导致浇筑的墙体出现不平整、溢出浆体等质量以及施工问题。
33.如图3所示，在其中一个实施例中，压力监测系统120包括第一压力传感器121和第二压力传感器122，第一压力传感器121安装在第一侧板111上，第一压力传感器121用于采集浇筑浆料在腔体113中对第一侧板111施加的侧压力的第一压力信号，第二压力传感器122安装在第二侧板112上，第二压力传感器122用于采集浇筑浆料在腔体113中对第二侧板112施加的侧压力的第二压力信号。
34.侧压力抵消系统130包括第一施力线圈131、第二施力线圈132、第一磁力传感器133以及第二磁力传感器134，第一施力线圈131及第一磁力传感器133分别安装在第一侧板111上，第二施力线圈132及第二磁力传感器134分别安装在第二侧板112上，第一施力线圈131与第二施力线圈132相对设置。
35.电压监测系统140包括第一电压监测传感器141及第二电压监测传感器142，第一电压监测传感器141安装在第一侧板111上，第一电压监测传感器141用于采集第一施力线圈131的第一电磁力信号，第二电压监测传感器142安装在第二侧板112上，第二电压监测传感器142用于采集第二电压监测传感器142的第二电磁力信号。
36.如图4所示，控制系统150包括嵌入式控制单元151、通讯单元152、变压器153以及服务器154，嵌入式控制单元151与通讯单元152电性连接，通讯单元152与服务器154无线通讯连接，嵌入式控制单元151与变压器153电性连接。变压器153分别与第一施力线圈131及第二施力线圈132并联。第一压力传感器121和第二压力传感器122分别与嵌入式控制单元151电性连接，用于将第一压力信号以及第二压力信号传输至嵌入式控制单元151。第一磁力传感器133以及第二磁力传感器134分别与嵌入式控制单元151电性连接，用于将第一电磁力信号以及第二电磁力信号传输至嵌入式控制单元151。
37.通讯单元152用于将第一压力信号、第二压力信号、第一电磁力信号以及第二电磁力信号无线传输至服务器154。服务器154用于根据第一压力信号及第二压力信号，计算出抵消第一压力信号对应的侧压力的第一抵消电磁力及抵消第二压力信号的对应的侧压力
的第二抵消电磁力，并根据第一抵消电磁力计算出对应施加在第一施力线圈131的第一施加电压，及根据第二抵消电磁力计算出对应施加在第二施力线圈132的第二施加电压。
38.服务器154还用于将第一施加电压及第二施加电压通过通讯单元152发送至嵌入式控制单元151，嵌入式控制单元151根据第一施加电压及第二施加电压通过变压器153调整输出电压，以控制第一施力线圈131及第二施力线圈132的输入电压。服务器154还用于根据第一电磁力信号以及第二电磁力信号，判断第一施力线圈131产生的电磁力是否等于第一侧板111施加的侧压力，若否则继续控制第一施力线圈131的输入电压，及判断第二施力线圈132产生的电磁力是否等于第二侧板112施加的侧压力，若否则继续控制第二施力线圈132的输入电压，直至第一施力线圈131产生的电磁力等于第一侧板111施加的侧压力，第二施力线圈132产生的电磁力等于第二侧板112施加的侧压力。
39.上述现浇墙体模具机器人的使用方法如下：
40.步骤一：在第一侧板111安装第一压力传感器121、第一施力线圈131、第一磁力传感器133及第一电压监测传感器141，在第二侧板112安装第二压力传感器122、第二施力线圈132、第二磁力传感器134及第二电压监测传感器142；
41.步骤二：采集浇筑浆料在腔体113中对第一侧板111施加的侧压力的第一压力信号，采集浇筑浆料在腔体113中对第二侧板112施加的侧压力的第二压力信号，采集第一施力线圈131的第一电磁力信号，采集第二电压监测传感器142的第二电磁力信号；
42.步骤三：将第一压力信号以及第二压力信号传输至嵌入式控制单元151，将第一电磁力信号以及第二电磁力信号传输至嵌入式控制单元151；
43.步骤四：将第一压力信号、第二压力信号、第一电磁力信号以及第二电磁力信号无线传输至服务器154
44.步骤五：根据第一压力信号及第二压力信号，计算出抵消第一压力信号对应的侧压力的第一抵消电磁力及抵消第二压力信号的对应的侧压力的第二抵消电磁力，并根据第一抵消电磁力计算出对应施加在第一施力线圈131的第一施加电压，及根据第二抵消电磁力计算出对应施加在第二施力线圈132的第二施加电压；
45.步骤六：将第一施加电压及第二施加电压通过通讯单元152发送至嵌入式控制单元151，嵌入式控制单元151根据第一施加电压及第二施加电压通过变压器153调整输出电压，以控制第一施力线圈131及第二施力线圈132的输入电压。
46.步骤七：根据第一电磁力信号以及第二电磁力信号，判断第一施力线圈131产生的电磁力是否等于第一侧板111施加的侧压力，若否则继续控制第一施力线圈131的输入电压，及判断第二施力线圈132产生的电磁力是否等于第二侧板112施加的侧压力，若否则继续控制第二施力线圈132的输入电压，直至第一施力线圈131产生的电磁力等于第一侧板111施加的侧压力，第二施力线圈132产生的电磁力等于第二侧板112施加的侧压力
47.结合图1至图5，在其中一个实施例中，现浇墙体模具机器人还包括位移传感器160，位移传感器160与控制系统150连接。具体地，位移传感器160与嵌入式控制单元151电性连接。位移传感器160安装在第一侧板111或者第二侧板112上。本实施例中，以位移传感器160安装在第一侧板111为例进行示例说明。在上述各个实施例中的整个调整至受力平衡的过程中，位于第一侧板111的位移传感器160实时检测第一侧板111与第二侧板112之间的距离。当检测到第一侧板111与第二侧板112之间发生位移时，即第一侧板111与第二侧板
112之间的距离发生变化时，将第一侧板111与第二侧板112之间的偏移距离通过嵌入式控制单元151发送至服务器154，由服务器154计算出恢复第一侧板111与第二侧板112之间的原始距离所应施加在第一施力线圈131及第二施力线圈132上的电压值以及对应的施加时间，使模板恢复至偏移前的位置且实现动平衡。如此，通过位移传感器进行检测，通过服务器进行计算，通过控制电压从而控制磁力进行位移调整。
48.上述各个实施例中，第一施力线圈131及第二施力线圈132均由电芯以及缠绕在铁芯上的导电线圈组成。第一施力线圈131的导电线圈的绕组方式与第二施力线圈132的导电线圈的绕组方式相同。通入第一施力线圈131的导电线圈的电流方向与通入第二施力线圈132的导电线圈的电流方向。第一施力线圈131工作时的磁场与及第二施力线圈132的磁场相同。
49.上述各实施例的现浇墙体模具机器人的工作原理为：
50.一、压力监控采集
51.两侧模板上分别安装压力传感器，当对两台现浇墙体模板机器人并拢形成的腔体进行灌浆时，灌浆过程中浆体会对模板产生压力，通过压力传感器收集到侧压力的压力值，将压力值参数传输至嵌入式控制单元，嵌入式控制单元通过通讯模块将压力值参数发送至服务器。
52.二、服务器计算抵消压力的磁力大小以及该磁力的电流
53.根据牛顿第三定律，浆体对模板的压力等于通电螺线圈的磁力大小，计算出电磁吸力f电，计算公式如下：f电＝f压
54.根据安培定律以及电磁吸力大小，计算出所需电流i大小，f＝bil
55.b是垂直于通电导线的磁感应强度，i通电电流大小，l一般指通电直导线在磁场中的长度b通过事先控制l的长度，用电流表测试通电电流、用压力传感器测试电磁吸力，计算而出。l通过事先测量得出。
56.根据欧姆定律以及i大小，计算出所需电压u大小，u＝ir
57.u为电路电压，i为电路电流，r为电路电阻，r通过电压表测量电路电压、电流表测量电路电流，计算而出。
58.服务器将计算所需的电压结果发送至嵌入式控制单元中。
59.三、侧压力抵消
60.3.1、控制电压以及电压监测
61.通过嵌入式控制单元控制变压器的电压，并且通过电压监测传感器监测电路电压是否达到服务器传输的数值，若没有达到则继续提高电压，通过控制电压，从而控制通电磁铁的电流，进而控制电磁力的大小。
62.3.2、控制电磁力以及电磁力监测
63.通过另外一端模板上的传感器监测到的电磁力大小，同时将电磁力的监测值与浆体产生的压力的监测值通过嵌入式控制单元中通信单元发送至服务器，服务器进行二次判断，进而加大或者减小输出的电压，直到电磁力与压力完全相同。
64.3.3、位移监测以及矫正
65.整个调整至受力平衡过程中，若位移传感器检测到模板发生位移时，通过嵌入式控制单元发送偏移距离至服务器，通过偏移距离s、监测到的压力值与监测到的电磁力的
值。
66.通过f
合
＝f
电-f
压
＝ma(f
合
为合力、f
电
为电磁力、f
压
为浆体对模板的压力、m为质量、a为加速度)，计算出加速度a的大小。
67.通过s＝1/2at2＝1/2*f/mt2(a为加速度、f为合力、m为质量、t为时间)，计算出t的大小。
68.服务器将t的数值传输至嵌入式控制单元，嵌入式控制单元控制加大电磁力至f
电
并给予t秒电流后再恢复原电流大小，再次使模板恢复至偏移前的位置且实现动平衡。
69.本发明的优点在于：通过控制系统与压力监测系统、侧压力抵消系统以及电压监测系统之间的协调，使得侧压力抵消系统所产生的电磁力可完全抵消浇筑浆料对模板的侧压力，并且通过实时监控调整，保证模板处于力的平衡状态，从而解决浆体由于自重和流动性的原因，会在模板形成侧压力，过大的侧压力会造成模板分离从而导致漏浆现象，进而导致浇筑的墙体出现不平整、溢出浆体等质量以及施工问题。通过电磁力保证模板处于力的平衡状态，位移不会发生偏移，当发生偏移时，通过位移传感器进行检测，通过服务器进行计算，通过控制电压从而控制磁力进行位移调整。
70.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
71.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。